KR20160004982A

KR20160004982A - 콘크리트박리제 기능을 가진 거푸집코팅제 조성물 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20160004982A
Application number: KR1020150180979A
Authority: KR
Inventors: 이승열
Original assignee: 이승열
Priority date: 2015-12-17
Filing date: 2015-12-17
Publication date: 2016-01-13
Also published as: KR101666044B1

Abstract

본 발명은 형틀을 사용하여 콘크리트 및 시멘트조형물을 성형하는데 사용하는 금속 또는 목재 형틀인 이른바 거푸집 표면에 코팅을 함으로서 목적하는 조형물과 형틀 사이에서 이형 및 탈형 기능을 갖는 코팅제조성물과 그 제조 방법에 관한 것으로서, 고분자 수지로 이루어진 콘크리트 이형성 거푸집코팅제를 금속거푸집에 코팅하는 물질을 2차코팅제로하고 2차코팅제가 상기 금속거푸집의 표면으로부터 이탈하는 것을 방지하기 위해 상기 금속거푸집 표면과 상기 2차코팅제의 사이에 1차코팅제를 형성하는 것을 특징으로 한다.

Description

콘크리트박리제 기능을 가진 거푸집코팅제 조성물 및 그 제조방법{coating composition for formwork having concrete removing function}

본 발명은 형틀을 사용하여 콘크리트 및 시멘트조형물을 성형하는데 사용하는 금속 또는 목재 형틀인 이른바 거푸집 표면에 코팅을 함으로서 목적하는 조형물과 형틀사이에서 이형 및 탈형 기능을 갖는 코팅제조성물과 그 제조 방법에 관한 것이다.

물질의 표면은 각기 다른 표면화학적인 특성을 지니고 있다. 그 특성을 크게 나누어 친수성 표면과 친유성 표면으로 대별할 수 있으며 특히 액체인 경우 계면화학적 특성이라 하여 각양각색의 계면활성제가 존재하며 고체의 경우 계면보다는 표면이라는 용어를 사용하고 계면활성이라는 용어 대신 표면개질 또는 표면 처리라는 용어를 사용한다. 예를 들어 고체의 표면을 개질하여 친유성을 친수성으로 친수성을 친유성으로 개질할 수 있으며 표면의 전도성을 부여하거나 제거할 수 있으며 산화방지 및 내후성증가, 표면광택유무, 윤활성 및 마찰력증가 등등의 목적으로 이를 위하여 계면활성제를 이용하거나, 코팅처리, 도료도장, 박막처리, 라미네이트, 필름 접착 등의 방법을 이용 할 수 있다.

한편 위에 전술한 여러 방법 중 가장 중요한 것은 물체의 표면을 목적하는 물리적 화학적 성질로 개질하기 위하여서는 우선적으로 표면개질을 처리하려는 물질과의 접착성이다. 예를 들어서 친수성 금속에 성능이 우수한 친유성 코팅을 하였더라도 코팅재료가 피코팅 물체의 표면에 정확하고 정밀하게 부착되어야하며 부착 후 소기의 목적을 달성하기까지는 피코팅물체로부터 이탈이나 변형이 없어야 하는것이 최우선적 관건이다.

특히 콘크리트 거푸집에 콘크리트 양생 후에 이형을 목적으로 사용하는 일명 콘크리트박리제는 대부분 오일성분으로서 거푸집표면이나 콘크리트 표면 어느것과도 부착성이 없는 성질을 이용한 것으로서 거푸집표면에 도포한 후 콘크리트를 타설하여 양생 후 제거하는 이형목적에는 부합하지만 일회 이상은 사용할 수 없는 것이다

이러한 단점을 극복하기 위하여 거푸집표면에 일회 코팅함으로서 5~10회 이상 이형효과가 있는 거푸집 코팅제가 출현하였고 콘크리트타설시 매회 거푸집박리제를 도포하는 인력비용을 줄이고 박리제의 환경오염을 감소시킨 연속박리효과를 지닌 거푸집코팅제의 조성물과 제조방법이 특허로서 등록되어있다(KR10-1057423).

그러나 이 거푸집 코팅제는 성능이 우수하나 실제건설현장에서 사용하는 경우 매우 제한적일 수 밖에 없다. 이 코팅제는 작은 부분에 상처가 나면 그 부분을 중심으로 표면이탈 현상이 나타나서 쉽게 벗겨질 수 있고 건설현장에서 거푸집사용시에 코팅표면에 상처가 가지않도록 극도로 조심하기에는 작업의 여건상 쉽지 않은 일이며 거푸집이 금속인 경우 낮과 밤의 일교차에 의한 온도변화로 인하여 거푸집 탈형 후 2~3일간 야외 노출 후에 콘크리트 타설시에는 코팅되어진 거푸집의 수축과 팽창을 반복하기 때문에 금속의 수축팽창비율과 수지로 이루어진 코팅제의 수축팽창비율이 상이하므로 코팅제가 금속의 표면으로부터 박리되어지며 또한 액상인 이 코팅제는 점도가 2000CST 이상으로 높기 때문에 금속에 도포시에 금속 요철부분의 깊숙한 곳까지 침투하기 전에 고형화되어 금속과 코팅제 사이에 미세한 공간이 형성되어 단단한 접착이 이루어지지 못하고 쉽게 벗겨지는 단점이 존재한다.

이에 관련된 선행기술로는 <논문 > 접착 및 계면 제2권 (제3호),2001의 문헌이 있다.

<논문 > 접착 및 계면 제2권 (제3호),2001

순간 접착제로 사용되고 있는 에틸 시아노아크릴레이트(ECA) 단량체는 개시제 없이 공기중에 수분에 의해 쉽게 중합이 될 수 있고 그 단량체가 가지는 저점도성으로 인해 피착제의 내부로 흘러들어가는 단점이 있다. 이를 보완하기 위해 폴리 메칠메타 아크릴레이트(PMMA)를 첨가하고 있지만 유연성을 감소시키는 결과를 초래한다, 따라서 단량체의 증점성과 중합체의 유연성을 동시에 부여할 수 있는 유리전이 온도(Tg)가 낮은 비닐아세테이트(VAc)와 에틸에테르(EVE)를 MMA와 라디칼 중합을 행하여 PMMA-VAc 와 PMMA--VAc-EVE 의 기능성 첨가제를 얻었다. 첨가제의 Tg는 VAc나 VAc-EVE가 증가할수록 감소하여 유연성을 나타내었다. 순간접착제의 유연성을 향상시키기 위하여는 부타디엔 유도체나 ECA 유도체 등을 사용하였고 실리콘 오일 등을 사용하여 응집을 완만하게 하였고 용매로는 테트라 하이드로 퓨란(THF) 디옥산(Dioxane), Pyridine 등을 사용하였다.

또한 현 시장상황에서 알루미늄의 거푸집의 경우 거푸집생산시에 공기중 산화속도가 빠른 알루미늄의 특성상 표면에 산화방지용 코팅을 하여 건설 현장에 공급되고 있으며, 이렇게 공급된 알루미늄 표면 위에 수지성 코팅제를 도포하게 되면 수지성 코팅제에 함유된 용제가 공장에서 생산시 코팅되어진 수지를 용해하여 두 개의 코팅제가 혼합되어 박리 코팅제의 성능을 현저히 감소시킨다.

이에 대한 대응방법으로 알루미늄 거푸집 생산공정에서 본 발명의 선행기술에서의 코팅박리제를 코팅하여 건설 현장에 공급하면 해결되어질 수 있으나 현재의 공급 시스템을 구조적으로 변경해야하는 어려움이 있다. 따라서 본 발명에서는 알루미늄 거푸집 생산시 도포되어진 코팅제와 본발명의 코팅박리제와의 혼합을 방지하기 위하여 1차 코팅제를 고안하였다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 낮은 점도와 표면 침투성을 이용하여 금속 표면의 미세한 요철부분을 파고들어서 피착되면서도 접착성능이 우수하고 1차코팅제를 도포하고 다음 2차코팅제로서 콘크리트 이형성능이 우수한 코팅제를 도포함으로서 완성되는 거푸집 코팅제조성물 및 이의 제조 방법을 제공하는 것이다.

선행기술에는 콘크리트 이형성능이 더욱 우수한 수지성분이 있음에도 알루미늄 거푸집의 경우 거푸집 생산과정에서 산화방지 목적으로 코팅되어진 기존코팅제가 건설현장에서 박리코팅제를 도포할 경우 박리코팅제와 혼합되거나 콘크리트 접촉면에 해당하는 가장 바깥쪽의 표면에 출현을 방지하고 ,한편으로는 목재 또는 금속과의 접착성이 나쁘기 때문에 사용하지 못하는 문제점을 1차코팅제를 이용하여 금속과 이형성능을 가진 수지 사이에서 양쪽의 물질을 단단히 접착하게 되고 목재 또는 금속거푸집의 최종 표면은 금속의 산화 및 노화를 방지하고 양생 후 성형되어진 콘크리트와의 이형성능이 뛰어난 코팅제로 코팅이 되는 것이다.

한편 본 발명에서 주요한 부분의 하나는 1차 코팅제와 2차 코팅제를 사용하며 1차 코팅제를 도포한 후 그 위에 2차 코팅제를 도포함에 있어서 표면 위에서 서로 혼합되어지므로 1차와 2차로 나누어 각각 코팅을 하는 의미가 없어진다. 따라서 자동차나 가전제품 등의 1차 및 2차코팅제에 함유된 솔벤트가 이미 도포되어진 1차 코팅제를 용해하게되면 문제가 되므로 이를 방지하기 위해 경화제를 사용하거나 열경화, 자외선 경화수지 등을 사용하는 것이 일반적이지만, 본 발명에서는 이러한 별도의 조작없이 1차 코팅제 성분을 용해하지 못하게 하거나 또는 소량만 용해되어지도록 2차코팅제의 솔벤트를 디자인하는 것이다. 이러한 처방으로서 2차코팅제를 도포하면서 1차코팅제가 2차코팅제의 구성성분에 혼합되지 아니하거나 소량만이 혼화되어 2차 코팅제의 구성성분이 최종표면으로서 실제적인 역할을 수행토록 하는 것이다. 즉 2차 코팅제에는 1차 코팅제를 용해할 수 없는 용매를 2차 코팅제의 총 솔벤트 중에서 50~90중량%를 차지하도록 구성하는 것으로서, 이러한 결과로서 2차코팅제를 도포할 적에 1차코팅제 성분이 2차 코팅제에 혼합되는 것을 방지하거나 최소화 할 수가 있으며 더욱 바람직하게는 1차 코팅제를 용해할 수 없는 2차 코팅제 솔벤트의 함량은 고형분을 제외한 순수 솔벤트 중에서 20~70중량%가 효율이 가장 좋다.

본 발명의 목적을 이루기 위하여 우선 1차코팅제에 사용되는 고분자수지와 2차코팅제의 고분자수지의 조성물질의 성분이 중요하다. 1차코팅제의 조성물로서는 접착성이 뛰어나고 표면의 요철 부분의 깊숙한 부분까지 침투성이 좋은 하나 이상의 유기용매와 하나 이상의 고분자 수지로 이루어져 있으며 표면의 도포와 점도 저하를 위하여 하나 이상의 계면활성제 및 도료첨가제를 첨가할 수 있으며 이러한 접착용 수지에는 아크릴부타디엔스틸렌삼원공중합체(ABS), 에폭시, 메칠렌디이소시아네이트(MDI)로부터 합성된 폴리우레탄 및 습기경화형 우레탄, 실리콘계접착제, 에틸비닐아세테이트, 폴리에스테르 및 불포화 폴리에스테르, 폴리아미드계, 폴리메칠메타아크릴레이트, 폴리스틸렌, 아크릴아마이드 와 이들을 주요성분으로 하는 공중합체 및 에칠렌-비닐아세테이트계 공중합체 에칠렌-메타아크릴산 에스 공중합체등에서 1~3개의 수지를 선택하여 단독 또는 적정비율로서 유기용제를 이용하여 혼합하여 사용하는 것이 유효하며, 유기용제로는 탄소수 1~4 범위의 일차알콜류, 톨루엔, 테트라하이드퓨란(THF). 디옥산(Dioxane), Pyridine, 메칠아이소부틸케톤(MIBK), 메칠에틸케톤(MEK), 부틸아세테이트(BA), 아세토니트릴(AN), 디에칠렌글리콜(DEG), 에칠아세테이트(EA), 셀로솔부아세테이트(BC), 에칠렌글리콜(EG), Petroleum spirit, solvent naptha 사이크로헥산 노르말헥산 아이소 부탄올 등이며 이들 중에서 1~5개를 선택하여 단독 또는 적절한 비율로 혼합하여 사용할 수 있고 앞에 열거한 수지를 용해할 수 있는 유기용제는 모두 유용하다.

가장 최적으로 특허의 목적을 발휘하는 2차코팅제로서의 수지 주성분의 특징은 매우 친유성으로서 2차코팅의 주목적은 매우 친수성인 콘크리트 즉 시멘트 혼합물과의 이형성능을 발휘해야 하기 때문이다. 또한 2차코팅제에서 사용되는 고분자수지는 피착물과의 접착성과 1차코팅제 표면과의 접착성이 우수해야 하며 알루미늄거푸집의 경우 생산시 도포된 코팅제 혹은 1차 코팅제와 상호 혼합되어서는 안된다. 따라서 본 발명에서는 2차 코팅제의 용제가 생산시 도포된 코팅제와 본발명의 1차 코팅제를 용해하기 어렵도록 고안하였고 이러한 성능의 2차 코팅제의 용제를 구성하기위하여 탄소수 2~5에 이르는 알콜계통은 융기용제와 혼합이 가능하며 수용성 또는 에멀션화된 수지를 제외하고는 유성고분자 수지를 용해하기 어렵다는 것에 착안하여 2차 코팅제의 용제성분중 탄소수 2~5의 알콜 즉 에탄올, 프로판올, 아이소프로판올, 부탄올, 아이소부탄올, 펜탄올, 아이소펜탄올 중에서 1개 또는 2개 이상의 성분이 20~70%에 이르도록 함으로써 2차 코팅제를 도포할 경우 이미 도포되어진 생산시 도포된 코팅제 혹은 1차 코팅제와 혼합을 방지하거나 최소화하여 2차 코팅제의 성능을 극대화하였고 사용되는 수지로서는 폴리아릴아마이드(PARA), 아크릴로니트릴-부타디엔-스칠렌(ABS), 아크릴로니트릴-부타디엔-아크릴레이트(ABAK), 아크릴로니트릴-스칠렌(AS), 폴리스틸렌-폴리페닐사이드(PSPPO), 아크릴로니트릴-스틸렌-아크릴레이트(ASA), 아크로니트릴-부타디엔-스칠렌-폴리카보네이트(ABS-PC), 메칠메타아크릴레이-트아크릴로니트릴-부타디엔-스틸렌(MABS), 부타디엔-아크릴레이트, 부틸아크릴레이트 공중합체 등과, 폴리아크릴로니트릴(PAN), 셀룰로오스아세테이트(CA), 폴리아세틱애씨드(PAA), 폴리에스테르(PE) 및 불포화폴리에스테르(UP), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리옥시메칠렌(POM) ,폴리메틸메타아크릴(PMMA), 폴리스칠렌(PS),폴리카보네이트(PC) 등의 중합체가 유효하며 이들 수지 중에서 단독 혹은 2~3개의 수지를 선택하여 앞에서 1차코팅제 조성물로서 열거한 유기용제중 1~3종을 선택하여 단독 또는 혼합용매에 용해한 후 2차코팅제로 사용함으로서 이형 및 박리성능을 가진 거푸집코팅제가 완성된다.

앞에 열거한 수지 및 유기용제를 사용하여 1차와 2차코팅으로 완성되는 코팅제는 선행기술 한국등록특허 KR10-1057423의 콘크리트 거푸집박리제에 대한 거푸집 코팅 후 허물벗음의 단점을 극복한 것으로서 허물벗음의 원인은 다음의 두 가지로 요약된다.

1. 매우 친수성인 금속표면에 매우 친유성인 코팅제의 접착이 물리적인 이유로서 장시간 유지가 어렵다.

2. 코팅되어진 거푸집의 야적상태 혹은 장시간 외부노출로 인하여 낮과 밤의 온도차이로 인한 수축과 팽창을 반복하게 되는 경우 금속과 코팅제의 주성분인 고분자 수지의 열팽창 계수의 현격한 차이로 인하여 코팅되어진 수지가 금속 표면으로부터 이탈되어지는 것으로 연구되었다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 이형 및 박리성능의 수지와 금속 표면사이에 두 물질의 완충작용을 할 수 있는 1차코팅제를 도포하여 문제를 해결하고 2차코팅제 또한 이형 및 박리성능을 가지면서도 1차코팅제와의 친밀성을 가진 성분을 첨가하거나 또는 개선하여 연필강도 4H이상의 강도와 접착성을 가진 코팅제를 완성하여 허물벗음 문제를 해결하였다.

한편 건설 현장에서 도포하는 코팅박리제가 생산시 코팅되어진 코팅제와의 혼합되는 이유는 대부분의 수지용제로 사용되어지는 유기용제는 다른 수지 또한 용해할 가능성이 크므로 선행기술에서 사용된 코팅박리용 수지의 용제가 생산시에 도된 생산코팅수지를 용해함으로서 혼합이 되는것이다. 따라서 본 발명에서는 2차 코팅제에 함유된 용제가 생산시도포 되어진 코팅제와 1차 코팅제의 성분을 용해할수 없거나 아주 소량만을 용해하도록 고안 함으로서 해결하였다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정되어 해석되지 아니하고 상식적 수준에서 개념을 이해하도록 선정하여 사용하였으며 같은 의미의 다른 용어 또는 국어 사전에 등재되지 아니한 용어를 사용함에 있어서도 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.

이하 발명의 구체적인 설명과 이론적 현실적인 발명의 내용과 실시예를 설명한다.

도1은 본 발명의 효과를 현실화하기 위하여 현장에서 실시하는 코팅방법을 나타내는 것이다.

본 발명은 1차코팅제 조성물과 2차코팅제의 조성물 제조로 나누어지며 1차코팅제의 조성물 제조 과정에서 이론적 배경과 방법은 다음과 같다.

우선 본 코팅제의 주성분인 수지종류는 온도에 따라 수축이 심하고 알루미늄은 수축정도가 작다.

이는 물질의 특유한 열팽창 계수로 표현된다.

알루미늄의 열팽창계수는0.022mm/mh이며 선행기술에 사용된 코팅제의 고분자수지는 평균 0.08mm/mh로서 고분자수지가 가열되면 금속류보다 더 팽창된다. 그러므로 수지는 온도가 증가함에 따라 기계적인 안정도는 감소하게 되고 직사광선에 오래 노출되면 그 정도가 더욱 심해진다. 더욱이 다음 순서로 온도가 내려가기 시작하여 점차 양 물질의 표면에서 접착력의 분해가 일어나고 괴리 현상으로 허물벗음 현상이 나타난다.

표1은 다양한 물질들의 열팽창계수를 나타낸다.

물질	알루미늄	거푸집코팅고분자수지	콘크리트	철
열팽창계수mm/mh	0.02	0.08	0.0001	0.0001

특히 야적상태나 여름철의 공사현장에서는 더욱 괴리현상이 강하게 나타난다.

따라서 위의 수치로 나타내듯이 거푸집 코팅제는 알루미늄의 4배 및 철에 비하여 800배의 계수차이를 가지고 있다. 그러나 대부분의 열가소성 고분자 수지는 탄성과 연신율이 높으므로 이러한 계수차이를 극복하고 피착면에 안착이 가능하나 필수적으로 적절한 연신율을 요구하고 있으며 예를 연신율 500이상인 폴리우레탄의 경우 피착물과의 팽창계수 차이로 인한 허물벗음 현상은 매우 드물다. 본 발명에서는 피착물과 수지와의 괴리현상은 수지가 가지고 있는 연신율과 탄성 그리고 유리전이 온도(Tg)와의 관계가 밀접함을 알아내었고, 통상 이들 물리적 수치는 Tg 온도 섭씨30 도 이하에서는 큰 변동 없이 일반적인 비례관계를 가지며 함수관계로서 적용되는것을 이용하여 1차코팅제의 첫째 조건으로 연신율 100% 이상, 연화점 및 Tg가 섭씨 영하 20도~섭씨 30도 사이의 고분자 수지를 1차코팅제 주요성분 대상으로 선별하였다.

이것은 1차코팅제가 Tg 부근에서 급격하게 물성변화가 일어나므로 건설현장의 시공온도와 거푸집 야외보관시의 주위환경의 온도를 감안하여 선정되었다.

더우기 2차코팅제와 금속과의 친수친유비율(HLB)의 격차를 감소시키기 위하여 1차코팅제의 HLB 비율을 1차코팅제와 금속과의 완충영역으로 조절하여 조성하였다. 그러나 이러한 HLB 값은 주로 비이온성 계면활성제에 적용하는 값이므로 본 발명에서는 각 물체의 표면에 대한 물의 접촉각을 측정함으로서 HLB 값을 대신하였으며 실험 결과 물방울의 접촉각 측정은 HLB 값으로 환산할 수 있으나 온도에 따른 편차가 많으므로 본 설명에서는 접촉각으로 기술한 결과로 나타내었다.

고체의 친수성의 정도를 나타내는 접촉각은 고체표면 위에 정지된 물방울이 면과 이루는 각도를 특정하여 물에 대한 젖음의 정도를 나타내는 것으로 접촉각이 180도이면 고체의 표면 위에서 완전 구형의 물방울로서 전혀 젖지 않음을 나타내며 접촉각이 0도이면 친수성이 강하여 고체 위의 납작한 물 모양이 되어 완전히 젖었음을 나타낸다.

표2는 본 실험에서 나타난 피착체로서의 금속과 콘크리트 이형성능을 가진 2차코팅제의 접촉각 측정 결과를 나타낸다.

	알루미늄 판	철판	2차코팅제 표면
물방울과의 접촉각(°)	78	70	170

따라서 본발명에서는 1차코팅제의 두번째 조건의 물성은 피착체 금속표면과 2차코팅제와의 친수/친유 특성을 완충작용할 수 있는 접촉각 약 80~170도 사이의 조건을 가진 것으로 선별하였다.

1차코팅제의 세번째 조건으로서는 1차코팅제 도포 후 2차코팅제를 도포할 때에 코팅제와 상호 접촉하면서 물리적, 화학적 충돌을 최소화하기 위하여 1차 및 2차코팅제가 상호간에 한가지 이상의 동일한 성분의 수지를 함유하거나 또는 동일성분의 유기용제를 함유하도록 설계하였다.

본 발명은 선행기술인 거푸집박리제의 문제점을 제거하는데 있으므로 이것을 해결하기 위하여 거푸집박리제에 사용된 고분자수지를 1차코팅제의 물리화학적 특성에 맞추기 위하여 선행기술의 거푸집박리제 성분의 고분자수지를 변형하거나 개선 또는 대체 수지를 사용하였고 수지의 종류는 앞에서 기술하였다.

[실시예1]

1차코팅제의 성분을 조성하기 위하여 앞에서 열거된 고분자수지 중에서 선별하여 제조하였다.

다만 이러한 조성의 실시예가 본 발명의 구성성분을 제한하는 것은 아니다.

본 실시예1에서 사용되는 폴리에스테르는 국내 LG화학 및 삼양사에서 상용으로 판매하는 수지를 코팅제 전체 무게중량 중 1~20%를 톨루엔과 메틸에칠케톤 각 50%의 혼합용매에 용해시키고, 실란은 금강 KCC 60 시리즈 중에서 0.1~2%를 위의 용액에 혼합하고 국도화학의 에폭시 121~128시리즈를 1~10%사이에서 취하고 이를 부칠아세테이트에 용해한 후 사용하였고 1차코팅제에 혼합하는 2차코팅제로서는 부틸아크릴레이트공중합체와 폴리스타일렌(PS)의 두가지 혼합조성물로서 이루어진 2차코팅제를 전체 1차코팅제 중량 대비 25% 혼합하였다.

이중 폴리에스테르의 양은 2~20중량%의 중량비가 적당하며 이러한 중량 이하는 저점도의 이점이 있으나 접착력이 부족하며 가장 바람직하게는 5~15중량% 중량비이며 20중량%를 초과하면 피착체의 표면침투에 불리하게 된다.

따라서 완성된 1차코팅제의 조성은 다음과 같다 (중량비)

폴리에스테르 10%

폴리우레탄 10%

에폭시 1.5%

실란 0.5%

톨루엔 30%

MEK 40%

2차코팅제 8 %

이렇게 혼합조성된 1차코팅제를 시중에서 상용되는 알루미늄 거푸집(알폼)과 철판거푸집(갱폼)에 도포한 후 12시간이 지난 후 독일 Dataphysics 사의 접촉각 및 표면장력 측정기를 사용하여 온도별로 측정하였다 각 접촉각과 표면 접착강도를 약 5회 조사하여 평균치를 구하고 다음과 같은 결과를 얻었다.

표3은 1차코팅제의 온도별 접촉각과 표면 접착강도를 나타낸다.

온도	접촉각	접착력(kg/제곱센티미터)
0도	135	33
20도	129	30
40도	128	30

따라서 목적하는 접착력을 얻을 수 있었고 금속표면과 2차코팅제의 현격한 친수성의 차이를 중개 또는 매개할 수 있는 접촉각 78도~170도 사이의 값에 해당하는 128도~135도의 평균 값을 얻을 수 있었다.

[실시예 2]

본 실시예는 1차코팅이 경화된 후 콘크리트와 직접 표면 접촉 후 양생과정을 거쳐 이형의 효과를 지니는 2차코팅제에 관한 것이며 2종(가형, 나형)의 2차코팅제를 제조하였고 본 실시예가 본 발명의 2차코팅제의 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.

가 형) 1 킬로그램을 기준으로 부틸아크릴레이트로 중합체 250그램, 톨루엔 200그램, 아세톤150그램 및 에탄올 100그램의 혼합용매에 R,P,M(분당 회전속도)이 300 ~400 의 교반속도를 가진 반응기에서 섭씨 25~26도를 유지하며 교반하였다. 이때의 용해반응온도는 5도가 낮아질 때마다 완전용해시까지 교반시간이 약 40분~50분정도가 더 필요하며 영하5도 이하에서의 반응은 점성이 너무 높아 용해반응에 적당하지 아니하며 섭씨 40도 이상이면 용매의 증기압이 높아져서 반응기의 조절이 곤란하다. 용해반응시간은 약4~5시간 교반하여 용해시켜 제1혼합용액을 만들고 폴리스타일렌 50그램을 톨루엔 150그램과 부틸아세테이트 100그램의 혼합용매에 100~200 RPM으로 1시간 교반으로 용해시켜 제2혼합용액을 만들어서 제1혼합용액과 제2혼합용액을 각각 동일한 비율로 혼합하고 약 0.1중량%의 계면활성제를 가하여 완성된다. 이때의 제1 혼합용매에서 에탄올이 차지하는 비율은 톨루엔 아세톤 용제의 중량대비 20%를 초과하도록 하여야하며 에탄올의 양이 적으면 2차코팅제의 용제가 1차 코팅제를 용해하여 성능이 저하되는 원인이 되며 이때 에탄올의 역활은 부틸 아크릴레이트 수지를 용해하는 것이 아니며 톨루엔 및 아세톤에 용해된 수지를 에탄올내에 균일하게 분산시키는 역할을 하고 2차 코팅제의 유기용제의 양을 현저하게 감소시킴으로서 2차 코팅제를 도포할 경우 1차 코팅제가 2차 코팅제의 용제 때문에 용해되어 1차코팅제와 2차코팅제가 혼합되는 것을 방지할 수 있다.

나 형) 1킬로그램을 기준으로 톨루엔 150 그램과 아세톤 200 그램 혼합용매에 에탄올 400그램을 넣고 R.P.M (분당 회전속도) 300 이상으로 격렬하게 교반하면서 아크릴로니트릴-부타디엔-스타일렌(ABS)150 그램과 폴리아크릴 100그램을 1~2분에 걸쳐 천천히 넣어준다. 용해반응의 온도는 약 섭씨 25~26도 사이에서 진행하였다. 이때 R,P,M 의 속도가 50 이하이면 혼합용매 속에 넣어준 고체상 수지가 밑에 가라앉아 응고되므로 격렬한 교반이 필요하며 100 ~ 1000 정도의 회전속도가 필요하며 적당하게는 200~ 800 정도의 교반기 회전속도가 유리하며 더욱 유리하게는 300~500 RPM 의 회전 속도이며 1500 이상의 교반속도는 용해된 고분자 사슬이 손상을 입을 우려가 있다.이때 완전 용해 까지는 3~6시간이 필요하며 반응온도에 따라서 변할수 있다. 용해반응을 시작하여 2~3시간후에는 에탄올에 완전히 분산된것을 확인한 후에는 절반 정도로 교반기의 회전 속도를 낮추어주는것이 유리하다.

이와 같은 용해반응시에 에탄올의 역활은 가)형의 경우와 동일하다. 다만 나형의 경우 에탄올의 양은 총 용제의 중량대비 50% 이상이어야 하나 70%를 넘게되면 점도가 너무 높아 도포하기가 어려우며 혹은 도포시 금속 표면과 접촉하면서 짧은시간에 고형화 되어 작업이 불가능하게 된다. 따라서 이때의 에탄올의 양은 2차코팅제의 중량대비 30~70% 내에 있어야 하며 더욱 바람직하게는 55~65%가 가장 추천되어진다.

이와 같이 이루어진 2차코팅제의 접촉각은 각각 170도로서 순수표면 접촉각과 같은 값으로 측정되었으며 이값은 콘크리트에 함유된 수분을 밀어내기에 충분한값이다.

표 4는 본 발명에 따른 거푸집코팅제의 1차코팅제와 2차코팅제의 조성을 나타낸다.

표4에 기재한 특정값은 본 발명에 따른 거푸집코팅제의 1차코팅제와 2차코팅제의 특정 실시예에 따른 조성성분의 조성비율을 나타내며, 범위값은 본 발명에 따른 거푸집코팅제의 1차코팅제와 2차코팅제를 형성하는데 적용 가능한 조성성분의 조성비율의 범위를 나타낸다.

구성성분	1차코팅제		구성성분	2차코팅제 (가 형)		구성성분	2차코팅제 (나 형)
구성성분	특정값 (중량%)	범위값 (중량%)	구성성분	특정값 (중량%)	범위값 (중량%)	구성성분	특정값 (중량%)	범위값 (중량%)
수지 (폴리에스테르)	13	1-20	부틸아크릴레이트로 공중합체(수지)	25	5-40	아크릴로니트릴부타디엔스타일렌(수지)	15	1-15
용제1 (톨루엔)	30	10-40	폴리스타일렌(수지)	5	5-30	폴리아크릴	10	5-40
용제2 (MEK)	30	10-40	용제1 (톨루엔)	35	10-50	용제1 (톨루엔)	10	5-60
실란	0.5	0.1-2	용제2 (부틸아세테이트)	10	5-50	용제2 (부틸아세테이트)	0	0-30
에폭시	1.5	0.5-2	용제3 (아세톤)	15	10-20	용제3 (아세톤)	25	5-30
우레탄	15	1-20	용제4 (에탄올)	10	5-60	용제4 (에탄올)	40	5-60
2차코팅제	10	1-50	용제4 (에탄올)	10	5-60	용제4 (에탄올)	40	5-60

다음으로 1차코팅제 위에 2차코팅제를 도포하여 금속 표면 혹은 1차코팅제표면과의 접착력을 측정하였다.

접착력실험은 가형과 나형 모두 1차코팅제와 분리되지 아니하고 1차코팅제와 합체되어 알루미늄 및 철판 금속에서 이탈되는 것으로 보아 1차코팅제와 2차코팅제는 완전 융합되거나 혹은 1차코팅제와 2차코팅제사이의 접착력은 1차코팅제와 금속사이의 평균 접착력인 33kg/제곱센티미터 이상으로 확인할 수 있었으며 선행기술에서 제시된 이형성능을 가진 코팅제 제2차코팅제로 사용하여 역시 비슷한 결과를 확인할 수 있었다.

본 발명의 1차코팅제 및 2차코팅제에 사용될 수 있는 유기용제는 탄소수 1~4개 를 갖는 범위의 알콜, 아세톤, 메틸이소부칠케톤, 메칠에틸케톤, 톨루엔, 자일렌, 메칠아세테이트, 부틸아세테이트, 알킬셀로솔브, 셀로솔브아세테이트, 신너, 석유에테르 용제 중에서 하나 이상을 선택하여 사용하거나 혼합 사용할 수 있다.

또한 본 발명의 1차코팅제에 사용될 수 있는 고분자수지는 부틸아크릴레이트 중합체 및 공중합체, 아크릴로니트릴부타디엔스틸렌삼원공중합체(ABS) 에폭시,메칠렌디이소시아네이트(MDI)로 부터 유래하는 폴리우레탄 및 습기경화형 우레탄 ,실리콘계접착제 ,아크릴계순간접착제,에틸비닐아세테이트,폴리에스테르 및 불포화 폴리에스테르,폴리아미드계, 폴리메칠메타아크릴레이트,폴리스틸렌, 아크릴아마이드와 이들을 주요성분으로 하는 공중합체 및 에칠렌-비닐아세테이트계 공중합체 에칠렌-메타아크릴산 에스 공중합체 중에서 한 종 또는 두 종 이상의 고분자수지를 유기용제에 용해하여 사용할 수 있다.

또한 본 발명의 2차코팅제에 사용될 수 있는 고분자수지는 부틸아크릴레이트 중합체 및 공중합체, 아크릴로니트릴-부타디엔-스칠렌(ABS), 아크릴로니트릴-부타디엔-아크릴레이트(ABAK), 아크릴로니트릴-스칠렌(AS), 폴리스틸렌-폴리페닐사이드(PSPPO), 아크릴로니트릴-스틸렌-아크릴레이트(ASA), 아크로니트릴-부타디엔-스칠렌-폴리카보네이트(ABS-PC), 메칠메타아크릴레이-트아크릴로니트릴-부타디엔-스틸렌(MABS), 부타디엔-아크릴레이트 등의 공중합체, 폴리아크릴로니트릴(PAN), 폴리스칠렌(PS), 폴리메틸메타아크릴(PMMA), 셀룰로오스아세테이트(CA), 폴리아세틱애씨드(PAA), 폴리에스테르(PE) 및 불포화폴리에스테르(UP), 폴리아릴아마이드(PARA), 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리옥시메칠렌(POM) 주에서 한 종 또는 두종 이상의 고분자수지를 유기용제에 용해하여 사용할 수 있다.

[실시예 3]

앞에서 기술한 실시예1의 코팅제와 실시예2의 두 가지 코팅제 및 선행기술에서 제조된 거푸집코팅제를 사용하였고 이들을 알루미늄 및 철판 거푸집의 표면에 도포하여 콘크리트와의 이형능력을 시험하였다. 실험결과 1차코팅제 위에 도포되어지는 3종류의 코팅제의 성능은 매우 유사하였다. 각 알루미늄과 철판 거푸집 표면에 1차코팅제를 로울러 붓으로 코팅한 후 30여분이 경과하여 1차코팅제의 끈적임이 모두 소멸하고 단단한 수지막을 형성한 것을 확인한 후에 2차코팅제를 1차코팅제와 같은 방법으로 코팅한 후 2시간이 경과하여 2차코팅제의 표면 단단히 경화한 것을 확인한 후 콘크리트를 타설하여 양생반응을 진행하였다.

본 실시예 3에서 사용된 콘크리트의 규격 및 실험 방법은 다음과 같다.

콘크리트 규격 25-24-120 ,강도 240 ,스럼프 12 mm

사용감수제 나프탈렌계 (중량대비 0.6%)

금속거푸집의 크기 가로 70센티 ,세로 30센티

양생시간 48시간 ~ 72시간

거푸집 탈형강도 8~10 MPa

양생조건 (주변온도) 각 영하 15도,영상 25도, 영상 70도

콘크리트 타설조건 거푸집 탈형후 48시간 야외노출후 재타설

시험결과 온도에 따른 이형성능 및 콘크리트 및 거푸집 표면의 오염의 차이는 크지 않으며 이것은 주위의 온도가 콘크리트양생의 시간을 지연 또는 가속시킬수는 있으나 최종 양생된 콘크리크의 강도 및 표면상태에는 큰 영향을 미치지 아니하는 것을 알 수 있다.

표5는 본 실험에서 얻은 결과를 나타낸다.

금속거푸집 종류	시험항목	시험횟수	시험결과
알루미늄	거푸집 이형성능	10	10회째 탈형강도 높음
철	거푸집 이형성능	8	이형성 우수
알루미늄	콘크리트 표면상태	1~5	표면이상 없음(광택표면)
알루미늄		6~10	5~10% 거친표면
철		1~5	표면이상 없음
철		6~8	10~20% 거친표면
알루미늄	거푸집 표면상태	1~5	표면이상 없음
알루미늄		6~10	5~10%의 시멘트오염
철		1~5	표면이상 없음
철		6~10	거친표면과 허물초기

표 4에서 보면, 본 발명에서의 콘크리트의 이형 및 박리효과가 있는 2차코팅제의 반복사용 횟수는 단 한번 코팅으로 진행하는 선행 기술에 비하여 감소하였으나 반복되는 야외노출에도 코팅제의 허물이 외부의 약한 힘에도 벗겨지는 단점이 극복되었다.

즉 본 발명에서 제조되는 2차코팅제는 거푸집 금속표면에 도포하여 사용하는 경우 2~3회 후 이탈하는 성질 때문에 반복사용의 한계가 있으므로 이용될 수 없었고, 선행기술의 코팅제는 15회까지 가능하나 이것은 거푸집 탈형 후 2~3일간 야외방치가 아닌 곧 바로 거푸집을 설치하여 공사를 진행하는 경우는 성능의 발현을 10회 이상 기대할 수 있었으나 콘크리트로 목적물을 성형하는 현장 상황은 그렇지 아니하므로 코팅 후 허물벗어짐의 문제점이 있었으나 1차코팅제를 사용함으로서 선행기술의 복잡한 제조법이 아닌 보다 간단한 방법으로 5~10회의 반복사용가능한 콘크리트 이형성 코팅제를 제조할 수 있다.

앞서 설명한 본 발명의 실시예에서 사용된 조성성분들의 함량단위는 특별히 언급하지 않는 한 중량%를 의미한다.

Claims

금속거푸집에 도포되어 콘크리트와 접촉하는 면을 형성하는 2차코팅제가 금속거푸집의 표면으로부터 이탈하는 것을 방지하기 위해 상기 금속거푸집 표면과 상기 2차코팅제의 사이에 형성되는 1차코팅제 및
금속거푸집에 도포된 1차코팅제의 위에 도포되어 콘크리트와의 이형을 위해 사용되는 2차코팅제를 포함하는 것을 특징으로 하는 거푸집코팅제 조성물.
제1항에 있어서,
상기 1차코팅제는 부틸아크릴레이트 공중합체, 폴리스타일렌 및 유기용제를 포함하여 구성되고,
상기 2차코팅제는 아크릴로니트릴부타디엔스타일렌, 폴리스타일렌 및 유기용제를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 거푸집코팅제 조성물.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기의 고분자수지는 한종 또는 두 종 혼합수지로서 5~30중량%이며,
상기 유기용제는 70~90중량%이고,이때 에탄올의 중량비가 용제대비 20~60%에 범위에있으며 상기 1차코팅제와 상기 2차코팅제는 상호간에 1~90중량% 범위의 공통의 고분자수지를 공유하는 것을 특징으로 하는 거푸집코팅제 조성물.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 유기용제는 탄소수 1~4개 를 갖는 범위의 알콜, 아세톤, 메틸이소부칠케톤, 메칠에틸케톤, 톨루엔, 자일렌, 메칠아세테이트, 부틸아세테이트, 알킬셀로솔브, 셀로솔브아세테이트, 신너, 석유에테르 용제 중에서 하나 이상을 선택하여 사용하는것을 특징으로 하는 거푸집코팅제 조성물.
제1항에 있어서,
상기 1차코팅제의 고분자수지는 부틸아크릴레이트 중합체 및 공중합체, 아크릴로니트릴부타디엔스틸렌삼원공중합체(ABS) 에폭시,메칠렌디이소시아네이트(MDI)로 부터 유래하는 폴리우레탄 및 습기경화형 우레탄 ,실리콘계접착제 ,아크릴계순간접착제,에틸비닐아세테이트,폴리에스테르 및 불포화 폴리에스테르,폴리아미드계, 폴리메칠메타아크릴레이트,폴리스틸렌, 아크릴아마이드와 이들을 주요성분으로 하는 공중합체 및 에칠렌-비닐아세테이트계 공중합체 에칠렌-메타아크릴산 에스 공중합체 중에서 한 종 또는 두 종 이상의 고분자수지를 유기용제에 용해하여 사용하는 것을 특징으로 하는 거푸집코팅제 조성물.
제2항에 있어서,
상기 2차코팅제의 고분자수지는 부틸아크릴레이트 중합체 및 공중합체, 아크릴로니트릴-부타디엔-스칠렌(ABS), 아크릴로니트릴-부타디엔-아크릴레이트(ABAK), 아크릴로니트릴-스칠렌(AS), 폴리스틸렌-폴리페닐사이드(PSPPO), 아크릴로니트릴-스틸렌-아크릴레이트(ASA), 아크로니트릴-부타디엔-스칠렌-폴리카보네이트(ABS-PC), 메칠메타아크릴레이트-아크릴로니트릴-부타디엔-스틸렌(MABS), 부타디엔-아크릴레이트 등의 공중합체, 폴리아크릴로니트릴(PAN), 폴리스칠렌(PS), 폴리메틸메타아크릴(PMMA), 셀룰로오스아세테이트(CA), 폴리아세틱애씨드(PAA), 폴리에스테르(PE) 및 불포화폴리에스테르(UP), 폴리아릴아마이드(PARA), 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리옥시메칠렌(POM) 주에서 한 종 또는 두종 이상의 고분자수지를 유기용제에 용해하여 사용하는 거푸집코팅제 조성물.
제3항 또는 제4항에 있어서,
2차코팅제를 구성하는 용제의 구성 중에서 1차 코팅제를 전혀 용해할수없는 용제로서 탄소수 2~4개의 알콜을 1개이상 사용하고 이알콜의 중량비가 용제 중량의 20~70% 이르도록 조성된 것을 특징으로 한 거푸집코팅제 조성물.